Softwareontwerppatronen communiceren objecten en klassen die zijn aangepast om een ​​algemeen ontwerpprobleem in een bepaalde context op te lossen. Softwareontwerppatronen zijn algemene, herbruikbare oplossingen voor veelvoorkomende problemen die zich voordoen tijdens het ontwerp en de ontwikkeling van software. Ze vertegenwoordigen best practices voor het oplossen van bepaalde soorten problemen en bieden ontwikkelaars een manier om te communiceren over effectieve ontwerpoplossingen.

Het begrijpen en toepassen van deze patronen kan uw vaardigheden op het gebied van softwareontwikkeling aanzienlijk verbeteren. Voor degenen die hun kennis en toepassing van softwareontwerppatronen willen verdiepen, is er ons uitgebreide cursus systeemontwerp biedt een gestructureerde aanpak om deze essentiële concepten onder de knie te krijgen. Door te leren van voorbeelden uit de praktijk en inzichten van experts, kunt u de expertise ontwikkelen om deze patronen effectief in uw projecten te implementeren.

Inhoudsopgave

• Soorten softwareontwerppatronen
• Creatieve ontwerppatronen
• Structurele ontwerppatronen
• Gedragsontwerppatronen
• Ontwerppatronen in verschillende talen
• Interviewvragen over softwareontwerppatronen
• Veelgestelde vragen over softwareontwerppatronen

Soorten softwareontwerppatronen

Er zijn drie soorten ontwerppatronen:

• Creatief ontwerppatroon
• Structureel ontwerppatroon
• Gedragsontwerppatroon

Creatieve ontwerppatronen

Creationeel ontwerppatroon abstracteert het instantiatieproces. Ze helpen bij het maken van een systeem dat onafhankelijk is van de manier waarop de objecten worden gemaakt, samengesteld en weergegeven.

Soorten creatieve ontwerppatronen:

1. Fabrieksmethode ontwerppatroon

Het Factory Method-patroon wordt gebruikt om objecten te maken zonder de exacte objectklasse op te geven die zal worden gemaakt. Dit patroon is handig wanneer u het maken van een object moet loskoppelen van de implementatie ervan.

2. Abstract fabrieksmethode ontwerppatroon

Het abstracte fabriekspatroon is vrijwel gelijk aan het fabriekspatroon en wordt beschouwd als een extra abstractielaag boven het fabriekspatroon. Abstracte fabriekspatronen werken rond een superfabriek die andere fabrieken creëert.

3. Singleton-methode ontwerppatroon

De Singleton-methode of Singleton Design-patroon is een van de eenvoudigste ontwerppatronen. Het zorgt ervoor dat een klasse slechts één instantie heeft en biedt een globaal toegangspunt daartoe.

4. Prototype Methode Ontwerppatroon

Met Prototype kunnen we de complexiteit van het maken van nieuwe instances voor de klant verbergen. Het concept is om een ​​bestaand object te kopiëren in plaats van een geheel nieuw exemplaar te maken, iets wat kostbare bewerkingen met zich mee kan brengen. Het bestaande object fungeert als prototype en bevat de staat van het object.

5. Ontwerppatroon van de bouwermethode

Het bouwpatroon heeft tot doel de constructie van een complex object te scheiden van de representatie ervan, zodat hetzelfde constructieproces verschillende representaties kan creëren. Het wordt gebruikt om stap voor stap een complex object te construeren en de laatste stap zal het object retourneren.

Vicky Kaushal-leeftijd

Structurele ontwerppatronen

Structurele ontwerppatronen houden zich bezig met hoe klassen en objecten worden samengesteld om grotere structuren te vormen. Structurele klassenpatronen gebruiken overerving om interfaces of implementaties samen te stellen.

Soorten structurele ontwerppatronen:

1. Adaptermethode ontwerppatroon

Het adapterpatroon converteert de interface van een klasse naar een andere interface die clients verwachten. Adapter laat klassen samenwerken die anders niet mogelijk zouden zijn vanwege incompatibele interfaces.

2. Brugmethode ontwerppatroon

Dankzij het brugpatroon kunnen de abstractie en de implementatie onafhankelijk worden ontwikkeld en heeft de clientcode alleen toegang tot het abstractiegedeelte zonder zich zorgen te hoeven maken over het implementatiegedeelte.

3. Samengestelde methode ontwerppatroon

Samengesteld patroon is een partitieontwerppatroon en beschrijft een groep objecten die op dezelfde manier worden behandeld als een enkel exemplaar van hetzelfde type object. De bedoeling van een composiet is om objecten samen te stellen in boomstructuren om deel-gehele hiërarchieën weer te geven.

4. Decorateur Methode Ontwerppatroon

Het stelt ons in staat om op dynamische wijze functionaliteit en gedrag aan een object toe te voegen zonder het gedrag van andere bestaande objecten binnen dezelfde klasse te beïnvloeden. We gebruiken overerving om het gedrag van de klasse uit te breiden. Dit vindt plaats tijdens het compileren en alle instanties van die klasse krijgen het uitgebreide gedrag.

5. Gevelmethode ontwerppatroon

Facade Method Design Pattern biedt een uniforme interface voor een reeks interfaces in een subsysteem. Facade definieert een interface op hoog niveau die het subsysteem eenvoudiger te gebruiken maakt.

6. Vlieggewicht Methode Ontwerppatroon

Dit patroon biedt manieren om het aantal objecten te verminderen, waardoor de door de toepassing vereiste objectstructuur wordt verbeterd. Het vlieggewichtpatroon wordt gebruikt wanneer we een groot aantal vergelijkbare objecten moeten maken.

7. Proxymethode ontwerppatroon

Proxy betekent ‘in plaats van’, vertegenwoordigen’ of ‘in plaats van’ of ‘namens’ zijn letterlijke betekenissen van proxy en dat verklaart direct het Proxy Design Pattern. Proxy's worden ook surrogaten, handvatten en wrappers genoemd. Ze zijn qua structuur, maar niet qua doel, nauw verwant aan Adapters en Decorateurs.

Gedragsontwerppatronen

Gedragspatronen houden zich bezig met algoritmen en de toewijzing van verantwoordelijkheden tussen objecten. Gedragspatronen beschrijven niet alleen patronen van objecten of klassen, maar ook de patronen van communicatie daartussen. Deze patronen kenmerken de complexe besturingsstroom die tijdens runtime moeilijk te volgen is.

Soorten gedragsontwerppatronen:

1. Keten van verantwoordelijkheid methode ontwerppatroon

Het ketenverantwoordelijkheidspatroon wordt gebruikt om een ​​losse koppeling in softwareontwerp te bereiken, waarbij een verzoek van de klant wordt doorgegeven aan een keten van objecten om deze te verwerken. Later beslist het object in de keten zelf wie het verzoek in behandeling neemt en of het verzoek wel of niet naar het volgende object in de keten moet worden gestuurd.

2. Opdrachtmethode ontwerppatroon

Het Command Pattern is een gedragsontwerppatroon dat een verzoek omzet in een op zichzelf staand object, dat alle informatie over het verzoek bevat. Dit object kan worden doorgegeven, opgeslagen en op een later tijdstip worden uitgevoerd

3. Ontwerppatroon van tolkmethode

Het tolkpatroon wordt gebruikt om een ​​grammaticale representatie voor een taal te definiëren en biedt een tolk om met deze grammatica om te gaan.

4. Ontwerppatroon van de bemiddelaarmethode

Het maakt ontkoppeling van objecten mogelijk door er een laag tussen te plaatsen, zodat de interactie tussen objecten via de laag plaatsvindt.

5. Memento-methode ontwerppatronen

Het wordt gebruikt om de status van een object naar een eerdere staat te herstellen. Naarmate uw toepassing vordert, wilt u wellicht controlepunten in uw toepassing opslaan en deze later terugzetten naar die controlepunten. De bedoeling van het Memento Design-patroon is om, zonder de inkapseling te schenden, de interne staat van een object vast te leggen en te externaliseren, zodat het object later in deze staat kan worden hersteld.

6. Waarnemer Methode Ontwerppatroon

Het definieert een één-op-veel-afhankelijkheid tussen objecten, zodat wanneer één object (het onderwerp) van status verandert, alle afhankelijke personen (waarnemers) automatisch op de hoogte worden gesteld en bijgewerkt.

7. Ontwerppatroon staatsmethode

Een statusontwerppatroon wordt gebruikt wanneer een object zijn gedrag verandert op basis van zijn interne status. Als we het gedrag van een object moeten veranderen op basis van zijn staat, kunnen we een statusvariabele in het object hebben en het if-else-conditieblok gebruiken om verschillende acties uit te voeren op basis van de staat.

8. Strategie Methode Ontwerppatroon

Met het Strategy Design Pattern kan het gedrag van een object tijdens runtime worden geselecteerd. Het is een van de Gang of Four (GoF)-ontwerppatronen, die veel worden gebruikt bij objectgeoriënteerd programmeren. Het Strategiepatroon is gebaseerd op het idee om een ​​familie van algoritmen in afzonderlijke klassen in te kapselen die een gemeenschappelijke interface implementeren.

9. Sjabloonmethode ontwerppatroon

Het ontwerppatroon van de sjabloonmethode is om een ​​algoritme te definiëren als een skelet van bewerkingen en de details over te laten aan de onderliggende klassen. De algehele structuur en volgorde van het algoritme worden bewaard door de bovenliggende klasse.

10. Ontwerppatroon voor bezoekersmethode

Het wordt gebruikt wanneer we een bewerking moeten uitvoeren op een groep vergelijkbare objecten. Met behulp van een bezoekerspatroon kunnen we de operationele logica van de objecten naar een andere klasse verplaatsen.

Ontwerppatronen in verschillende talen

Interviewvragen over softwareontwerppatronen

• Ontwerp een parkeerplaats met behulp van objectgeoriënteerde principes
• Ontwerp datastructuren en algoritmen voor in-memory bestandssystemen
• Hoe voorkom ik dat Singleton Pattern reflecteert, serialiseert en klonen?

Veelgestelde vragen over softwareontwerppatronen

1. Wat zijn softwareontwerppatronen?

• Softwareontwerppatronen zijn herbruikbare oplossingen voor veelvoorkomende problemen die zich voordoen tijdens de ontwikkeling van software. Het zijn sjablonen voor het oplossen van terugkerende ontwerpproblemen en bieden een manier om flexibele, schaalbare en onderhoudbare softwaresystemen te creëren.

2. Waarom zijn ontwerppatronen belangrijk bij softwareontwikkeling?

• Ontwerppatronen bevorderen best practices, verbeteren de leesbaarheid van code en vergemakkelijken hergebruik van code. Ze helpen bij het creëren van software die modulair, uitbreidbaar en gemakkelijker te onderhouden is, waardoor de ontwikkelingstijd en -inspanningen worden verminderd.

3. Hoe verschillen ontwerppatronen van algoritmen?

• Ontwerppatronen richten zich op het oplossen van terugkerende ontwerpproblemen op architectonisch of structureel niveau, waarbij de nadruk ligt op de organisatie van code. Algoritmen daarentegen zijn stapsgewijze procedures voor het oplossen van specifieke problemen op computerniveau.

4. Wat zijn de meest voorkomende soorten ontwerppatronen?

• Ontwerppatronen zijn onderverdeeld in drie hoofdtypen: creatie, structureel en gedragsmatig. Creatiepatronen hebben betrekking op het creëren van objecten, structurele patronen op de compositie van objecten en gedragspatronen op samenwerking en verantwoordelijkheid van objecten.

5. Kunt u voorbeelden geven van creatieve ontwerppatronen?

• Voorbeelden hiervan zijn Singleton (ervoor zorgen dat een klasse slechts één exemplaar heeft), Factory Method (objecten maken zonder de exacte klasse op te geven) en Abstract Factory (een interface bieden voor het maken van families van gerelateerde of afhankelijke objecten).

6. Hoe vergroten ontwerppatronen de codeflexibiliteit?

• Ontwerppatronen bevorderen een losse koppeling tussen componenten, waardoor het gemakkelijker wordt om delen van het systeem te vervangen of uit te breiden zonder andere te beïnvloeden. Deze flexibiliteit is cruciaal voor het aanpassen aan veranderende eisen.

7. Wanneer moet ik ontwerppatronen gebruiken?

• Ontwerppatronen moeten worden gebruikt als u terugkerende problemen tegenkomt bij het ontwerpen van software. Ze zijn vooral nuttig in complexe systemen waar een systematische en bewezen benadering van ontwerp vereist is.

8. Zijn ontwerppatronen taalspecifiek?

• Nee, ontwerppatronen zijn niet gebonden aan een specifieke programmeertaal. Het zijn conceptuele oplossingen die in verschillende talen kunnen worden geïmplementeerd. De syntaxis en implementatiedetails kunnen echter variëren.

9. Hoe kan ik ontwerppatronen leren en beheersen?

• Begin met het begrijpen van de basisprincipes van ontwerppatronen. Oefen met de implementatie ervan in uw projecten en bestudeer voorbeelden uit de praktijk. Boeken, online tutorials en praktische toepassing in projecten dragen bij aan het beheersen van ontwerppatronen.

10. Zijn ontwerppatronen toepasbaar in alle softwareprojecten?

• Hoewel ontwerppatronen waardevolle oplossingen bieden voor veelvoorkomende ontwerpproblemen, hangt hun toepasbaarheid af van de context en complexiteit van het project. In eenvoudigere projecten kunnen sommige patronen overbodig zijn, terwijl ze in grotere projecten een belangrijke rol kunnen spelen bij het onderhouden van een schaalbare en georganiseerde codebasis.

11. Wat is het verschil tussen een ontwerppatroon en een antipatroon?

• Ontwerppatronen zijn bewezen oplossingen voor veelvoorkomende problemen en bevorderen best practices. Antipatronen zijn daarentegen veelvoorkomende valkuilen of slechte praktijken die kunnen leiden tot een slecht softwareontwerp en moeten worden vermeden.

12. Kunnen ontwerppatronen te veel worden gebruikt?

• Ja, het overmatig gebruik van ontwerppatronen zonder rekening te houden met de context en complexiteit van het project kan leiden tot onnodig complexe code. Het is belangrijk om ontwerppatronen oordeelkundig toe te passen, waar ze waarde toevoegen en de codestructuur verbeteren.

13. Kan ik mijn eigen ontwerppatronen maken?

• Ja, u kunt aangepaste ontwerppatronen maken op basis van de specifieke behoeften van uw project. Het is echter van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat het patroon een terugkerend probleem aanpakt en de principes van goed ontwerp volgt.

14. Hoe verhouden ontwerppatronen zich tot codegeur?

• Ontwerppatronen helpen codegeuren (indicaties van een slecht ontwerp) te elimineren door bewezen oplossingen te bieden voor veelvoorkomende problemen. Het herkennen en aanpakken van codegeuren is essentieel voor het creëren van onderhoudbare en efficiënte software.

15. Zijn er ontwerppatronen voor databaseontwerp?

• Hoewel traditionele ontwerppatronen misschien niet direct van toepassing zijn op databaseontwerp, kunnen principes als normalisatie en denormalisatie worden beschouwd als ontwerppatronen voor het creëren van efficiënte en schaalbare databasestructuren.

16. Kunnen ontwerppatronen worden gebruikt in microservices-architectuur?

• Ja, ontwerppatronen kunnen worden toegepast in de architectuur van microservices om algemene uitdagingen aan te pakken, zoals het ontdekken van services, communicatie tussen services en fouttolerantie. Patronen zoals het serviceregister en de stroomonderbreker zijn relevant.

17. Welke invloed hebben ontwerppatronen op de systeemprestaties?

• Op de juiste manier toegepaste ontwerppatronen kunnen de systeemprestaties verbeteren door een efficiënte code-organisatie te bevorderen en redundantie te verminderen. Slecht gekozen of te veel gebruikte patronen kunnen echter onnodige complexiteit met zich meebrengen en mogelijk de prestaties beïnvloeden.

18. Moeten junior-ontwikkelaars ontwerppatronen leren?

• Hoewel het niet verplicht is, kunnen het leren van ontwerppatronen jonge ontwikkelaars aanzienlijk ten goede komen door hen bewezen oplossingen te bieden voor veelvoorkomende problemen. Het kan het leerproces versnellen en bijdragen aan het schrijven van beter onderhoudbare code.

19. Hoe dragen ontwerppatronen bij aan codedocumentatie?

• Ontwerppatronen documenteren inherent oplossingen voor veelvoorkomende ontwerpproblemen. Wanneer ontwikkelaars bekend zijn met ontwerppatronen, wordt de code zelfdocumenterend, waardoor het voor anderen gemakkelijker wordt om het project te begrijpen en eraan bij te dragen.

20. Kunnen ontwerppatronen met terugwerkende kracht worden toegepast op bestaande codebases?

• Ja, ontwerppatronen kunnen met terugwerkende kracht worden toegepast, maar het proces kan gepaard gaan met het refactoren van bestaande code. Het is van cruciaal belang om de impact van het introduceren van een patroon te beoordelen en ervoor te zorgen dat het aansluit bij de algehele architectuur.

21. Zijn er ontwerppatronen voor webontwikkeling?

• Ja, veel ontwerppatronen zijn toepasbaar bij webontwikkeling. Patronen zoals MVC, Observer en Singleton worden vaak gebruikt om code te organiseren en te structureren in zowel frontend- als backend-ontwikkeling.

22. Hoe verschillen ontwerppatronen van architecturale patronen?

• Ontwerppatronen behandelen specifieke ontwerpproblemen op een lager niveau, waarbij de nadruk ligt op het maken, de compositie en de interactie van objecten. Architecturale patronen daarentegen hebben betrekking op structuren op een hoger niveau van een volledige applicatie of systeem.

23. Kunnen ontwerppatronen worden gebruikt bij functioneel programmeren?

• Ja, ontwerppatronen kunnen worden aangepast voor functionele programmeerparadigma's. Functionele ontwerppatronen richten zich op het samenstellen van functies om problemen op te lossen en onveranderlijkheid en staatloosheid te bevorderen.

24. Welke rol spelen ontwerppatronen bij het onderhoud van code tijdens teamsamenwerking?

• Ontwerppatronen dragen bij aan de onderhoudbaarheid van code door een gemeenschappelijk vocabulaire en structuur te bieden. Wanneer een team bekend is met ontwerppatronen, wordt de samenwerking efficiënter en kunnen teamleden de codebase gemakkelijker begrijpen en erover redeneren.

25. Zijn er ontwerppatronen specifiek voor real-time systemen?

• Ja, real-time systemen maken vaak gebruik van ontwerppatronen die zijn afgestemd op hun unieke uitdagingen. Patronen zoals het Observer-patroon kunnen worden toegepast om realtime gebeurtenismeldingen en synchronisatie af te handelen.